馬棟棟等

【摘 要】對于機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，課堂上學(xué)到的只是理論知識，不能得到及時的應(yīng)用，具體的工作原理和狀態(tài)不能親身體會。為解決這一問題，本文設(shè)計了一種適合于機(jī)械專業(yè)機(jī)電傳動課程的自動注水機(jī)電一體化演示儀。該演示儀由機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，可以實現(xiàn)整箱水的分次傳輸和分裝到多個小容器中的功能。其機(jī)械結(jié)構(gòu)包括可伸縮導(dǎo)軌、蝸輪蝸桿電機(jī)、齒輪齒條等，控制系統(tǒng)包括繼電器、行程開關(guān)、電磁閥等。該演示儀可以演示齒輪齒條傳動、行程開關(guān)、時間繼電器控制等作用過程，真實生動，具有較好的教學(xué)實用價值。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；實驗裝置；行程控制；時間控制

0 引言

對于機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，在學(xué)習(xí)專業(yè)知識中，課堂上學(xué)到的只是理論知識，不能得到及時的應(yīng)用，具體的工作原理和狀態(tài)不能親身體會[1-3]。為解決這一問題，本作品設(shè)計了一種適合于機(jī)械專業(yè)機(jī)電傳動課程的自動注水機(jī)電一體化演示儀。

通過上網(wǎng)查閱資料可得，目前國內(nèi)自動注水機(jī)電一體化演示儀還沒有出現(xiàn)在課堂教學(xué)中，本作品結(jié)合了教師在教學(xué)中存在的問題，使之方便教學(xué)并且提高上課效率[4-6]。

1 方案設(shè)計

本設(shè)計包括傳輸系統(tǒng)、分裝系統(tǒng)、注水系統(tǒng)。傳輸系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌構(gòu)成，并用兩塊亞克力板支撐，分裝系統(tǒng)包括水杯、電磁閥和轉(zhuǎn)盤，注水系統(tǒng)包括水桶和電磁閥。整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.1 傳輸系統(tǒng)

（1）可伸縮導(dǎo)軌

可伸縮導(dǎo)軌，長為357mm，可拉出的長度為139mm，可伸縮導(dǎo)軌用于固定中間的那塊板，其中，板的作用是放傳輸容器，將可伸縮導(dǎo)軌通過螺母連接固定在兩側(cè)的亞克力板上?？梢苿樱煽刂苽鬏斎萜骶嚯x轉(zhuǎn)盤的位置，使之更為方便的完成傳輸功能。

（2）齒輪齒條傳動

齒輪齒條傳動，在兩只導(dǎo)軌連接的板的下面安裝長為357mm的齒條，齒輪的模數(shù)為1.5，齒數(shù)為17。齒輪齒條傳動是將齒輪的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線往復(fù)運動，或?qū)X輪的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的回轉(zhuǎn)運動。齒輪傳動依靠主動齒輪和從動齒輪的嚙合，傳遞動力。并且傳遞動力大，工作平穩(wěn)，效率高。

1.2 分裝系統(tǒng)

如圖2所示，轉(zhuǎn)盤是由4層圓盤組成的，直徑為200mm，從上至下，厚度分別為5mm，2 mm，10mm，2mm。其中，第一層，均勻分布直徑為60mm的杯槽，用于固定小容器的位置，第二層用于支撐杯體以及遮擋轉(zhuǎn)盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)，防止水進(jìn)入轉(zhuǎn)盤影響轉(zhuǎn)盤正常運行，第三層為轉(zhuǎn)座導(dǎo)軌，使轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)更方便，第四層用于固定蝸輪蝸桿電機(jī)和平穩(wěn)轉(zhuǎn)盤。最下面用四個角鋁固定起來讓蝸輪蝸桿電機(jī)有一定的安放空間，最后將角鋁固定在地板上。

1.3 注水系統(tǒng)

注水系統(tǒng)，如圖3所示，注水系統(tǒng)是由水桶架，水桶和電磁閥組成的。水桶架高為340mm，水桶的直徑為130mm，高度為160mm，在水桶的底部安裝1個電磁閥，控制水流的通斷。

2 結(jié)論

本文設(shè)計的自動注水機(jī)電一體化演示儀，其價值在于它不但實現(xiàn)整箱水的分次傳輸和分裝到多個小容器中的功能，還能演示齒輪齒條傳動、蝸輪蝸桿電機(jī)工作、行程開關(guān)、時間繼電器控制等作用過程。其作為一種新型教具，可以把抽象的理論知識化為具體的實物展示，操作簡單，方便教學(xué)，能夠活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的積極性，進(jìn)而提高教學(xué)效果，因此，將會具有良好的教學(xué)實用價值。

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[責(zé)任編輯：曹明明]